電路的工作狀態(tài)及功率平衡

1、制作：浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院一、電路的工作狀態(tài)1、有載2、開(kāi)路3、短路+_IRUabESR0ab（一）（一） 電源有載工作電源有載工作電路特征：電路特征： I = E/(R0+R)U = IR = E IR0P = PE - P 將上式乘以將上式乘以I I，得，得（注意：電源輸出的功率（注意：電源輸出的功率和電流由負(fù)載決定。）和電流由負(fù)載決定。）上式表明：當(dāng)上式表明：當(dāng)R R變化時(shí)，變化時(shí)，電源端電壓變化不大，則電源端電壓變化不大，則此電源帶負(fù)載的能力強(qiáng)。此電源帶負(fù)載的能力強(qiáng)。當(dāng)當(dāng)RRRR0 0時(shí)時(shí)UE1、電壓和電流、電壓和電流+_IRUabESR0ab開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，

2、外電路的電阻無(wú)窮大斷開(kāi)時(shí)，外電路的電阻無(wú)窮大, , 電流為零，電流為零，電源的端電壓電源的端電壓U0等于電源電動(dòng)勢(shì)等于電源電動(dòng)勢(shì)E。（二）開(kāi)路（斷路或空載（二）開(kāi)路（斷路或空載）電路特征：電路特征：I = 0U = 0 U0 = EPE = P = 0EI=0+_RUabSU0R0（其中其中：PE = EI、P = UI）（三）（三） 短路短路U=0 I=00SREI20EIRPP SI短路電流短路電流P=0電路特征：電路特征：0+ +- -E E+ +- -RUIs當(dāng)當(dāng)R0 0時(shí)，時(shí)，Is （燒毀電源）。（燒毀電源）。注意：電壓源不允許短路！注意：電壓源不允許短路！I=0+_RUEabSR0

3、IS 表示電源端電壓與輸出電流之間的關(guān)系表示電源端電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線，稱為外特性曲線。曲線，稱為外特性曲線。U = IR = E IR0電源的外特性曲線電源的外特性曲線IU0EIR0例例1 右圖所示的電路可用來(lái)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻R0。圖中，R1=2.6，R2=5.5。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，安培計(jì)讀數(shù)為2A；當(dāng)開(kāi)關(guān) S1斷開(kāi)、S2閉合時(shí)，安培計(jì)讀數(shù)為1A。試求E和R。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回 解： E=I1(R1+R0) E=I2(R2+R0)聯(lián)立以上兩式可得：聯(lián)立以上兩式可得：所以：所以： E=2(2.6+0.3)=5.8V3 . 01226 . 25 . 51IIRIRIR2

4、111220上一頁(yè)下一頁(yè)返 回二、二、 電路元件特性方程電路元件特性方程 直流電路中，直流電路中， U=IR 交流電路中，交流電路中， u=iR 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回（一）電阻元件描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì)。 金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能有關(guān)金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能有關(guān)，表達(dá)式為：表達(dá)式為：Riu+_SlR 0dd00 tRituiWt2t電阻的能量電阻的能量表明電能全部消耗在電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā)。（二）電容元件描述電容兩端加電源后，其兩個(gè)極板上分別聚集起等量異號(hào)的電荷，在介質(zhì)中建立起電場(chǎng)，并儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的性質(zhì)。uiC+_tuCidd 當(dāng)電壓u

5、變化時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流:特性方程說(shuō)明流過(guò)電容元件的電流與加在電容元件兩端的電壓變化率成正比。并且可以知道在直流電路中，電容元件在直流電路中相當(dāng)于開(kāi)路，流過(guò)電容元件的電流也為零。 描述線圈通有電流時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)、儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的性質(zhì)。（三）電感元件tiLeuLdd 根據(jù)基爾霍夫定律可得：根據(jù)基爾霍夫定律可得：自感電動(dòng)勢(shì)：tiLteLdddd 特性方程說(shuō)明電感元件兩端電壓與流過(guò)電感元件的電流變化率成正比。并且可以知道在直流電路中，流過(guò)電感元件的電流變化率為零，電感元件兩端的電壓也為零。L L電感元件的符號(hào)eL+-u+-小結(jié)：小結(jié)： 1、有載工作狀態(tài)： U=E-IR 2、開(kāi)路工作狀態(tài)：I=0，U=Uo=

6、E 3、短路工作狀態(tài)：U=0，I=Is=E/Ro 4、短路往往是一種嚴(yán)重事故，會(huì)導(dǎo)致電器損壞，電路毀壞等，所以我們要避免，并采取保護(hù)措施防范。但要區(qū)別于局部短路，有時(shí)為工作需要，我們將電路中某一部分，局部短路，如萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量電阻時(shí)，兩表筆的短接就是一種有用短路。 5、電容在直流電路中相當(dāng)于開(kāi)路；電感在直流電路中相當(dāng)于短路。 6、混聯(lián)電路中串并聯(lián)關(guān)系的確定及電壓、電流、功率的計(jì)算。三、電路中的功率平衡1、功率的定義 電功，即電流所做的功。 W=qU=UIt 電功率，指的是單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。 P=W/t=UI 對(duì)電阻來(lái)說(shuō)，由歐姆定律可得電阻上消耗的電功對(duì)電阻來(lái)說(shuō)，由歐姆定律可得

7、電阻上消耗的電功率為：率為：P=U2/R=I2/R 直流電路中電路的總功率等于各個(gè)電阻的功率直流電路中電路的總功率等于各個(gè)電阻的功率之和。之和。 nTPPPPP 321 2、電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體的溫度會(huì)升高。這是因?yàn)閷?dǎo)體吸收電能轉(zhuǎn)換為熱能的緣故，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 Q= I2 R t 單位為焦耳（J）。3 3、 額定值與實(shí)際值額定值與實(shí)際值 額定值額定值: : 制造廠為了使電子設(shè)備能在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常允許值。 UN 、IN 、PN 使用時(shí)，使用時(shí)，電壓、電流、功率的實(shí)際值不一定等于額定值。I IN過(guò)載過(guò)載I 0 0 時(shí)時(shí), , 則說(shuō)明則說(shuō)明 U U、I I 的實(shí)際方向一致，此的實(shí)際方向一致，此部分電路部分電路消耗電功率消耗電功率，為為負(fù)載負(fù)載。功率性質(zhì)判斷：功率性質(zhì)判斷： 當(dāng)計(jì)算的當(dāng)計(jì)算的 P P 0 0 0 時(shí)時(shí), ,則電源消耗功率，則電源消耗功率，為負(fù)載；為負(fù)載；當(dāng)計(jì)算的電源功率當(dāng)計(jì)算的電源功率P PE E 0 0 時(shí)時(shí), ,則電源發(fā)出功率，則電源發(fā)出功率，為電源為電源. .例例IUU=10VI= -1A電路電路U=-10VI= 1AIU電路電路IUU=10VI= 1A電路電路P=UI=-10W0，消耗功率，是負(fù)載。消耗功率，是負(fù)載。 P=-UI=-10W0，發(fā)出功率，是電源。發(fā)出功率，是